Солнце, как основной источник энергии в пределах солнечной системы, страница 3

В расчетах тепловых режимов КА, обычно принимают, что средняя энергетическая яркость Солнца равна 2020 Вт/см²_*стер, а его радиационная температура (т.е. температура абсолютно черного тела, которое имея угловой размер Солнца создает в вакууме на поверхности перпендикулярной к падающим лучам энергетическую освещенность равную Солнечной) составляет 5785К. при этом полагают, что излучательная способность (степень черноты) Солнца равна 0,99.

Спектр Солнца, однако, немного отличается от спектра излучения абсолютно черного тела даже в той области рисунка ІІ.3.1., где они показаны совпадающими. Эти малые отличия несут информацию о том, какие химические элементы присутствуют на Солнце. Особенно хорошо эти отклонения заметны на более подробном изображении солнечного спектра, приведенном на рисунке ІІ.3.3.

Дело в том, что каждый атом имеет свой собственный, характерный только для него спектр излучения, состоящий из очень узких линий. Еще в начале 19-го века немецкий оптик Йозеф Фраунгофер обнаружил в спектре Солнца множество темных линий. При этом оказалось, что длины волн, на которых замечены в спектре фраунгоферовы темные линии, точно соответствуют спектрам химических элемент. По различной интенсивности линий разных элементов удалось установить относительное содержание этих элементов вблизи поверхности Солнца. Поскольку известно, что и атмосфера, и недра Солнца до значительных глубин сильно перемешаны, этот же состав можно считать близким к среднему составу Солнца. На рисунке ІІ.3.3. фраунгоферовы темные линии проявляются как изрезанность кривой спектра.

Оказалось, что по числу атомов Солнце на 91 % состоит из водорода, на 9% -из гелия, остальные элементы присутствуют в малых количествах. По массе гелий вносит заметно больший вклад (27%), поскольку масса его атома вчетверо больше массы атома водорода. Интересно, что гелий был первоначально открыт именно на Солнце по своему фраунгоферовому спектру, не подходившему другим элементам, а на Земле он был обнаружен значительно позже. От греческого Гелиос - Солнце и происходит название этого элемента. Примерно такую же массовую долю гелия предсказывает космологическая теория образования элементов. Однако первичный, дозвездный состав материи вовсе не содержал тяжелых элементов, на Солнце же, кроме водорода и гелия, присутствуют почти все остальные элементы таблицы Менделеева. Их общая доля по массе, однако, невелика, меньше 3%. Среди них больше всего кислорода, азота и углерода. На рисунке II.3.4., представлены данные о распространенности элементов во всей Солнечной системе (помним, что Солнце составляет подавляющую долю ее массы). Интересная особенность: элементов с четными номерами в среднем примерно в 10 раз больше, чем их соседей с номерами нечетными. Это объясняется большей устойчивостью, при звездных температурах, ядер содержащих четное число нейтронов и четное число протонов.

Солнечное излучение само по себе является действующим фактором. В частности солнечные лучи создают давление (Об этом упоминалось при обсуждении распределения метеорного вещества в пределах солнечной системы). Вблизи Земли оно составляет 4,3…4,5 мкПа. В общем случае давление света (в Па)

где R расстояние до Солнца в а.е.

II. 3.2. Недра Солнца.

О том, как устроено Солнце, т. е. какова его внутренняя структура, мы можем судить только по тому, что доступно нашим глазам, а вернее нашим приборам. Понятно, что прямые приборные измерения внутри Солнца сейчас невозможны и будут ли возможны когда-нибудь – неизвестно. Известные нам материалы не могут выдержать условия даже верхних слоев атмосферы Солнца, не говоря уже о его глубинах.

В таких случаях принято строить некую модель интересующего нас объекта, в данном случае ближайшей к нам звезды. Модель должна быть непротиворечива, т. е. заложенные в нее допущения не должны противоречить ни известным нам законам физики, ни тому, что нам уже достоверно известно об объекте исследования.